Magnetospheres of hot Jupiters: hydrodynamic models and ultraviolet absorption
Magnetospheres of hot Jupiters: hydrodynamic models and ultraviolet absorption
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热木星的磁层：流体动力学模型和紫外线吸收
DOI：
10.1093/mnras/stv2867
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发表时间：
2015
影响因子：
4.8
通讯作者：
Alexander R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Alexander R
我们提出了热木星（如WASP-12b）中恒星风-磁层相互作用的流体动力学模拟。对于基准恒星风率，我们发现几G的行星磁场会产生一个大的磁层空腔，其大小通常是行星半径的6-9倍。弓形激波总是在磁层前方形成，但是激波前的气体只是轻度超音速（典型马赫数为1.6-1.8），所以激波很弱。这导致了紫外（UV）光曲线上的一个特征特征：一个广泛的吸收特征，导致光学传输在轨道相位上下降了10 - 20%。我们的合成光曲线的形状与现有的WASP-12b观测结果一致，但只有在激波气体迅速冷却的情况下才能达到所需的近紫外光学深度（τ ~ 0.1）。我们进一步表明辐射冷却是低效的，因此我们认为磁层弓形激波不太可能是观测到的近紫外吸收的原因。最后，我们将我们的模型应用于另外两颗被充分研究过的热木星（WASP-18b和HD 209458b），并建议对更大质量短周期行星（如WASP-18b）的紫外观测将提供一个直接的测试，以区分不同的绕行星吸收模型。
We present hydrodynamic simulations of stellar wind–magnetosphere interactions in hot Jupiters such as WASP-12b. For fiducial stellar wind rates, we find that a planetary magnetic field of a few G produces a large magnetospheric cavity, which is typically 6–9 planetary radii in size. A bow shock invariably forms ahead of the magnetosphere, but the pre-shock gas is only mildly supersonic (with typical Mach numbers of ≃1.6–1.8) so the shock is weak. This results in a characteristic signature in the ultraviolet (UV) light curve: a broad absorption feature that leads the optical transit by 10–20 per cent in orbital phase. The shapes of our synthetic light curves are consistent with existing observations of WASP-12b, but the required near-UV optical depth (τ ∼ 0.1) can only be achieved if the shocked gas cools rapidly. We further show that radiative cooling is inefficient, so we deem it unlikely that a magnetospheric bow shock is responsible for the observed near-UV absorption. Finally, we apply our model to two other well-studied hot Jupiters (WASP-18b and HD 209458b), and suggest that UV observations of more massive short-period planets (such as WASP-18b) will provide a straightforward test to distinguish between different models of circumplanetary absorption.
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DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
作者：
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通讯作者：
A. Konigl
DOI：
10.1086/524378
发表时间：
2007-10
期刊：
The Astrophysical Journal Supplement Series
影响因子：
--
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通讯作者：
B. Ercolano;P. Young;J. Drake;J. Raymond
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通讯作者：
D. Bisikalo
DOI：
10.1088/0004-637x/760/1/79
发表时间：
2013-01
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
C. Haswell;L. Fossati;T. Ayres;K. France;C. Froning;S. Holmes;U. Kolb;R. Busuttil;R. Street;L. Hebb;A. Cameron;B. Enoch;V. Burwitz;J. Rodriguez;R. West;D. Pollacco;P. Wheatley;A. Carter
通讯作者：
C. Haswell;L. Fossati;T. Ayres;K. France;C. Froning;S. Holmes;U. Kolb;R. Busuttil;R. Street;L. Hebb;A. Cameron;B. Enoch;V. Burwitz;J. Rodriguez;R. West;D. Pollacco;P. Wheatley;A. Carter